软压光机可控中高辊液压系统的研究与应用

张爱华 任工昌

(陕西科技大学机电工程学院,陕西西安,710021)

·可控中高辊·

软压光机可控中高辊液压系统的研究与应用

张爱华 任工昌

(陕西科技大学机电工程学院,陕西西安,710021)

对压光机可控中高辊进行分析,总结可控中高辊对液压系统的要求。通过对可控中高辊的底辊加载回路与提升回路的分析,设计了满足压光机性能的液压系统。

软辊压光机;可控中高辊;静压支撑;液压系统

(＊E-mail:cnhua.0226@163.com)

Abstract:Alongwith the development of papermaking industry,the equipment of papermaking is demanded to develop too.Soft calender becomesmore and more popular because of its good function.Through the analysis of the C.C.roll of the calender,its hydraulic system requirements are summarized.Through the design of the loading circuit and the elevating circuit of the bottom roll of calender,the hydraulic system can meet the perfor mance requirements.

Key words:soft calender;C.C.roll;hydrostatic support;hydraulic system

普通压光机的刚性压区能使纸张厚度保持一致,但刚性压区只能将纸张凸出部分压下,凹进部分压不着,则纸张凸出部分大量纤维被压在一起,造成纸张紧度不均匀,使印刷油墨在纸张紧度较大和较小区域产生不同色调的图文,影响印刷效果。软压光机采用热硬辊和弹性辊对纸幅进行压光,压辊有弹性,这样纸幅通过压区时可获得比较均衡的加载压力。这就意味着,接触面能将压力更均匀地分配给纸幅较厚和较薄的区域,所以即使在纸幅水分含量很高的情况下,纸幅也不会出现压光斑点。软辊压光可提高纸张平滑度、光泽度,并能使纸张保持良好的松厚度和挺度,能提高纸张紧度的均匀性,从而大大提高纸张的印刷适性[1]。

1 可控中高辊

软压光机的可控中高辊有两种形式:浮游可控中高辊[2],见图1;分区可控中高辊[3],见图2。浮游可控中高辊由芯轴和辊壳组成,辊壳上包有弹性材料。芯轴和辊壳间的两根密封条可将压力油腔与回油腔隔离,通过调节辊内的油压,使辊子获得理想的中高。分区可控中高辊采用的是静压支撑技术。通过改变静压支撑中柱塞底面上油压的大小,可控制中高辊全幅范围内的线压,使作用在纸幅上的线压为工艺所需最佳值。在微机的协调控制下,静压支撑可以自动控制整个纸幅长度上不同区域的线压,以满足工艺要求,获得高质量制品。在适宜的油膜刚度下,中高辊可以在各种车速下运行且允许在满负荷下启动与停机。

该回路功能实现的主要动作顺序:压光机启动→底辊提升→正常加载。

图1 浮游可控中高辊

图2 分区可控中高辊

2 液压传动技术

鲁迅“从这搏斗的危险、紧张、艰难中感到活跃的生命力、感到生活的充实，产生唯有斗士才能体验的幸福感。”[4]160他认为“死者倘不埋在活人的心中，那就真真死掉了”。[7]280“唯独革命家，无论他生或死，都能给大家以幸福。”[9]410正如冯雪峰在《鲁迅回忆》中说“现实战斗的意志、需要和目的，决定着和统一着鲁迅先生的全部思想”。真诚、抗争的人生态度，斗士的生存方式和价值取向，使鲁迅的散文体现出冷峻刚毅的风格。

与机械传动相比,液压传动具有许多优点:在运行过程中,液压传动可实现大范围的无级调速,调速范围可达1000∶1;液压传动装置可在低速下输出很大的力;在输出功率相同时,液压传动装置体积小、质量轻、结构紧凑、惯性小;液压传动易于实现过载保护,易于设计制造等。液压传动系统也存在一定的缺点,如不能保证严格的传动比;工作时,液压传动系统对温度的变化较为敏感;在液压传动中,能量需要经过两次变换,且液压传动系统在传递过程中,有流量和压力损失,所以系统能量损失较大,传输效率较低;元件制造的精度要求较高、造价高,对其使用维护提出了更高的要求;出现故障时,比较难于查找和排除,对维修人员的技术水平要求较高[4]。

底辊提升回路作为托起软辊的回路,要保证软辊的提升位置准确、控制灵敏、运动平稳、左右速度一样、能够很好地与顶辊配合。为了减少因系统压力下降而引起油泵驱动电机的频繁启动,给液压泵带来的损坏,要求蓄能器能够稳定、长时间的工作。此外,在卸载时,各个油缸动作要迅速。底辊提升回路如图3所示。

3 液压系统

出现断纸后,底辊与顶辊要迅速分离,以免辊体被烫伤。在加压状态下,底辊与顶辊迅速分离,就必须先卸载。首先,辊内液压顶块油路换向阀迅速切换完成卸载,然后底辊提升油缸油路换向阀迅速完成换向,底辊向下运动。

根据对提升装置和辊内加载装置的工况分析,归纳出软压光机几个典型工况。设计液压系统时,要求液压系统的动作能够满足如下工况的要求。

底辊由静止状态匀速提升至适当位置时开始匀减速,到与顶辊接触时停止。底辊匀速提升要求液压系统供油压力稳定,油泵泵送量灵敏可调。同时,各个换向阀动作灵敏迅速,以满足对辊体运动方向的准确控制。

底辊与顶辊接触后,辊内液压顶块开始加压。各个液压顶块根据各自压力的设定准确加压,从而控制辊体的中高。此时,要求压力传感器感应准确,液压顶块无内泄。这个工况下,油泵的工作功率最大。

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3.1 典型工况的确定

由于软压光机的底辊较重、加载荷较大,要求液压系统具有较大的功率。在运动形式转换时,要能够消除液压系统内部的冲击,以防液压系统元件损坏;在正常工作时,由于纸幅上总有不均匀的区域,底辊和提升装置会存在一定的震动,这就要求底辊加载装置的加载稳定,提升装置需要安装吸收震动的装置;压光机底辊运行位置控制不当,会引起软辊的撞伤、烫伤,所以要求液压系统的控制精度、反应灵敏度都要较高;除了液压系统本身能够产生热量以外,在与顶辊配合工作时,会引起底辊的温度显著升高,因此,液压系统要能够使底辊的温度保持在合适的限度以下;由于液压系统本身存在泄露问题,因此在设计时要充分考虑泄露给液压系统工作带来的影响;由于纸机是连续工作,所以要充分考虑故障问题,尽量避免因故障引起停机,降低损失和提高效益。

在造纸工业中,液压系统工作环境较为闷热潮湿,环境对液压系统的影响不容忽视。温度过高,会使液压油黏度下降,降低液压油的承载能力,引起液压系统工作不稳定,液压元件磨损加剧,同时也会加速液压油的氧化变质,造成元件的控制油道被堵塞或使滚动轴承、轴心、液压泵柱等磨损加剧,缩短了整个液压系统的使用寿命。加强对温度的监控,将温度作为液压系统控制的一个信号,既可以保证液压系统安全工作,又可以提高整个系统的自控程度。此外,增加冷却系统也是一个有效的解决办法。环境过于潮湿,液压系统中混入的水分超标,需要重新更换液压油,否则不但损坏轴承,还会腐蚀钢面,使其生锈,同时,还会造成液压油乳化、变质和沉淀,冷却器导热能力下降,阻滞管路和阀门,减少滤油器的有效工作面积,增加液压油的腐蚀作用[5]。

3.2 液压系统分析

例如，教师可以结合着社会生活的热点来创设相应的教学情境。如在湘教版数学七年级上册第3章《一元一次方程》的教学中，教师可以引入一个飞机拦截的情境：中国在2013年划设了东海放空识别区，中国空军和海军经常会出海拦截外国的不明飞机。我们假设小李是一名飞行员，驾机执行拦截任务，他从地面匀速加速起飞，10秒后达到了350km/h的离地速度，随后到60秒时匀速加速到了1500km/h的巡航速度赶赴目标空域。根据这个情境，教师可以组织学生们解相关的一元一次方程。这是一个新颖的话题，而且是两段情境，具有挑战性；初中生又具有朴素的爱国主义情怀，在解题情境中表现积极：

3.3 液压系统元件

液压系统的动力元件:限压式变量泵;执行元件:提升液压缸、辊内液压顶块;控制元件:溢流阀、单向阀、换向阀、伺服阀、节流阀、截止阀、减速阀;辅助装置:滤油器、冷却器、蓄能器、液压液位表、各种管道及各种接头。

4 各液压回路组成原理和性能分析

4.1 底辊提升回路

珠江黄金水道的跨越式发展，首先得益于顶层设计的日臻完善。珠江航务管理局（以下简称“珠航局”）紧紧抓住部党组提出建设“第二条黄金水道”的历史机遇，围绕《若干意见》《规划纲要》以及《行动计划》三大顶层设计文件狠抓督办。截至目前，《行动计划》明确的62项重点任务中59项已正式启动，规划中的美好愿景正慢慢照进现实。

液压传动是利用液体的压力进行能量传递、转换和控制的一种传动形式,应用广泛。液压传动系统是由液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件和工作介质5部分组成。

图3 底辊提升回路

从近代中国印刷业的发祥地，到建国初期援建内地印刷业的主力省份，现如今数一数二的综合性印刷大省，有着深厚底蕴的上海印刷，不论过去还是现在，一直扮演着中国印刷业排头兵的角色。那么未来，站在制高点上的上海印刷又该如何打造属于自己的特色名片？李新立给出了自己的思考。

刺玫果（Rosa davurica Pall.）蔷薇科植物果实,广泛分布于黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山西等地[1]。黄酮类化合物是刺玫果最重要的活性物质之一，且黄酮类化合物能够在体内新陈代谢过程中产生大量简单的酚酸类物质[2]，可以显著增强其他抗氧化剂的作用。因此，本实验通过测定刺玫果的总黄酮含量，以及体外清除自由基DPPH速率来初步探讨刺玫果提取物体外抗氧化作用。

底辊提升回路中,通过换向阀的组合动作,控制液压油的流向,从而实现整改回路的动作。在该回路中,压力传感器和压力继电器对控制系统中的压力起着决定性作用。蓄能器通过自身的充压,能为整个液压系统保压、改善冲击[5]。

4.2 底辊加载回路

底辊加载回路与底辊提升回路是并联回路,二者均由一个限压式变量泵供油。为了提高系统的稳定性,避免因只有1台液压泵损坏而引起停机,所以并联1台参数一样的液压泵。底辊加载回路提供压光所需要的线压力,该线压力沿纸幅宽度不变。为了保证液压油的温度可控,在主油路上装了1台热交换器,以冷却液压油。

在底辊内,调节中高和提供线压力的是沿着轴芯均匀布置的液压顶块,每个液压顶块下部的液压缸内都充有压力油,并从油缸顶部的喷油孔喷出,在液压顶块与辊壳之间形成静压支撑。

邹庆鹏在致辞中介绍，河南作为中国农业大省，亦是全国农药生产、经营、使用大省。当前，河南省共有165家农药生产企业，年产农药约为2.6万吨，农药经营单位3.5万多家，年农药使用近1.7万吨。自新的《农药管理条例》实施以来，河南将贯彻落实新条例作为本省农业发展的一项重要任务，加大相关规章制度宣传工作，加强农药监管巡查工作，助力农药产业转型升级，力促农药企业做大做强，切实发挥保障国家粮食安全压舱石的作用。

静压支撑的油膜厚度较薄,承受的压力较大,所以提供的液压油要干净,不能有较大杂质,因而在主油路上设置了磁性过滤器。由于辊子在重力等作用下,会有一定的挠度变形,而顶辊和底辊作用之后,产生的线压力要均一,这就需要合适而准确的中高度,为了实现这一要求,该回路选择了易于控制和灵敏度较高的液压伺服阀。底辊加载回路如图4所示。

图4 底辊加载回路

该回路功能实现的主要动作顺序为:压光机启动→伺服阀动作→底辊加载动作。

4）第3节钢筋绑扎完成后，检查验收合格后将第1套模板依次利用塔吊上翻、拼装、穿对拉螺杆、调整模板，模板加固验收合格后进行混凝土浇筑[2]；

该回路主要是通过压力传感器检测系统油压控制调节伺服阀和液压泵的压力和泵送量,从而控制各个液压顶块的支撑力,进而调节中高度。

5 结 语

本次设计,具有两个鲜明的特点:利用由液压伺服阀和压力传感器组成的闭环控制,可实时调节辊体的中高;同时,为了满足可控中高辊的挠性需求,可单独调节各液压顶块的压力与流量。由于工作环境的特殊性,为了使液压系统工作稳定,选用了大功率的散热器。由于液压系统自身对元件的要求很高,所以在安装和维护方面需要花费较高的成本。

[1] 林伟伦,马 平.软压区压光技术[J].国际造纸,2000,19(2): 30.

[2] 朱有盛.软辊压光机的结构及其生产运行[J].中华纸业,2000, 21(7):42.

[3] 孙宝荣.比例静压支撑技术在可控中高辊中的应用(上)[J].轻工技术,2000(2):20.

[4] 杨金毛.游动可控中高辊压区振动原因及解决办法[J].中国造纸,2004,23(10):63.

[5] 明仁雄,万会雄.液压与气压传动[M].北京:国防工业出版社, 2003.

(责任编辑:陈丽卿)

The Design of Hydraulic System of the Soft Calender

ZHANGAi-hua＊REN Gong-chang

(M echanical and Electrical Engineering College of Shanxi Science and Technology University,Xi'an,Shaanxi Province,710021)

张爱华女士,在读硕士研究生;主要研究方向:机械电子、可靠性设计等。

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2010-02-10(修改稿)